JP5639597B2 - Friction welding vibration quality monitoring system - Google Patents

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    • B23K20/121—Control circuits therefor

Description

本開示は、摩擦溶接用のシステムおよび方法に関する。特に、本開示は摩擦溶接中の振動のモニタリングに関する。   The present disclosure relates to systems and methods for friction welding. In particular, the present disclosure relates to vibration monitoring during friction welding.

摩擦溶接システム、具体的には慣性または慣性溶接システムでは、結合すべき表面間の摩擦を用いて熱を発生させ、その熱によって、第１のワークピースと第２のワークピースとを接合して一つにする。接合すべき２つのワークピースを、慣性溶接機に取り付ける。あるタイプのシステムでは、第１のワークピースを静止保持する一方で、第２のワークピースを、フライ・ホイールに取り付けたスピンドル上で高速回転させる。フライ・ホイールが所定の速度に達したら、フライ・ホイールを引き離し、圧力を第１のワークピースに加えて第１のワークピースを第２のワークピースに強制的に接触させる。第１のワークピースと第２のワークピースとの間の動摩擦によって、第１のワークピースと第２のワークピースとの間の接合を形成するのに十分な熱が発生する。   In friction welding systems, specifically inertia or inertia welding systems, heat is generated using friction between the surfaces to be joined, and the heat joins the first and second workpieces. Make one. Two workpieces to be joined are attached to the inertia welder. In one type of system, the first workpiece is held stationary while the second workpiece is rotated at high speed on a spindle attached to a flywheel. When the flywheel reaches a predetermined speed, the flywheel is pulled apart and pressure is applied to the first workpiece to force the first workpiece into contact with the second workpiece. The dynamic friction between the first workpiece and the second workpiece generates enough heat to form a bond between the first workpiece and the second workpiece.

第１のワークピースを第２のワークピースに強制的に接触させることを、油圧シリンダまたは同様の配置によって加えた圧力を用いて行なっても良い。慣性溶接機が動作すると、振動が生じる場合がある。この振動は、第１のワークピースと第２のワークピースとの接合から流れてきたエネルギーに関連し得る。この振動エネルギーは、ワークピースの他の領域および工具に流れていく。振動エネルギーによって、ワークピースおよび工具に対する損傷が生じる可能性がある。損傷は、溶接プロセスが完了した後の検査によって確認することができる。このような検査が行なわれると、複雑さおよびコストがプロセスに加わる。振動は、ダンピングによって低減または除去することができる。しかし、ダンピング用のシステムおよび機器は、高価であるとともに、信頼性が十分ではない。   Forcing the first workpiece into contact with the second workpiece may be performed using pressure applied by a hydraulic cylinder or similar arrangement. When the inertia welder operates, vibration may occur. This vibration can be related to the energy flowing from the joining of the first workpiece and the second workpiece. This vibrational energy flows to other areas of the workpiece and to the tool. Vibration energy can cause damage to the workpiece and tool. Damage can be confirmed by inspection after the welding process is complete. When such an inspection is performed, complexity and cost are added to the process. Vibration can be reduced or eliminated by damping. However, dumping systems and equipment are expensive and not reliable enough.

米国特許第５，９８７，３６７号明細書US Pat. No. 5,987,367

必要なのは、第１の部片を第２の部片に強制的に接触させる間の振動を防止することができる摩擦溶接システムおよび方法である。   What is needed is a friction welding system and method that can prevent vibrations while forcing the first piece into contact with the second piece.

典型的な実施形態においては、摩擦溶接システムは、第１のワークピースの少なくとも１つの表面と第２のワークピースの少なくとも１つの表面との間に動摩擦を与えて溶接部を形成するように構成された溶接配置と、第１のワークピースおよび第２のワークピースの一方または両方に力を加えるために調整および配設された力付与メカニズムと、溶接配置のパラメータを測定するように調整および配設されたセンサであって、測定パラメータから振動量が決定できるセンサと、を備えている。   In an exemplary embodiment, the friction welding system is configured to provide dynamic friction between at least one surface of the first workpiece and at least one surface of the second workpiece to form a weld. Adjusted welding arrangement, a force application mechanism adjusted and arranged to apply force to one or both of the first workpiece and the second workpiece, and adjustment and arrangement to measure the parameters of the welding arrangement. And a sensor capable of determining a vibration amount from a measurement parameter.

別の典型的な実施形態においては、摩擦溶接システムは、第１のワークピースの少なくとも１つの表面と第２のワークピースの少なくとも１つの表面との間に動摩擦を与えて溶接部を形成するように構成された溶接配置と、第１のワークピースおよび第２のワークピースの一方または両方に力を付与するように調整および配設された力付与メカニズムと、溶接配置のパラメータを測定するように調整および配設されたセンサであって、測定パラメータから振動量が決定できるセンサと、力付与メカニズムが付与する力を測定パラメータに応じて調整するように構成されたコントローラと、溶接配置と流体連絡している圧力回路と、を備えている。この実施形態においては、センサは溶接配置の振動を測定するように構成され、コントローラはさらに、力付与メカニズムが付与する力の調整を、測定パラメータに基づいて圧力回路内に圧力パルスまたは変形を与えることによって行なうように構成されている。   In another exemplary embodiment, the friction welding system provides dynamic friction between at least one surface of the first workpiece and at least one surface of the second workpiece to form a weld. A welding arrangement configured to, a force application mechanism adjusted and arranged to apply force to one or both of the first workpiece and the second workpiece, and to measure parameters of the welding arrangement Adjusted and arranged sensors that can determine the amount of vibration from the measurement parameters, a controller configured to adjust the force applied by the force application mechanism according to the measurement parameters, and the welding arrangement and fluid communication And a pressure circuit. In this embodiment, the sensor is configured to measure the vibration of the welding arrangement, and the controller further provides an adjustment of the force provided by the force application mechanism to provide a pressure pulse or deformation in the pressure circuit based on the measurement parameter. It is comprised so that it may do by.

別の典型的な実施形態においては、摩擦溶接のプロセスは、摩擦溶接システムを用意することと、力付与メカニズムが加える力をモニタすることと、測定パラメータに応じて振動量を決定することと、振動量を所定の振動量と比較することと、振動量に応じて信号を発生させることと、を含む。本実施形態においては、摩擦溶接システムは、第１のワークピースの少なくとも１つの表面と第２のワークピースの少なくとも１つの表面との間に動摩擦を与えて溶接部を形成するように構成された溶接配置と、第１のワークピースおよび第２のワークピースの一方または両方に力を加えるために調整および配設された力付与メカニズムと、溶接配置のパラメータを測定するように調整および配設されたセンサであって、測定パラメータから振動量が決定できるセンサと、を備える。   In another exemplary embodiment, the process of friction welding includes providing a friction welding system, monitoring the force applied by the force application mechanism, determining the amount of vibration in response to the measurement parameter, Comparing the amount of vibration with a predetermined amount of vibration and generating a signal according to the amount of vibration. In this embodiment, the friction welding system is configured to provide dynamic friction between at least one surface of the first workpiece and at least one surface of the second workpiece to form a weld. Adjusted and arranged to measure the welding arrangement, a force application mechanism adjusted and arranged to apply force to one or both of the first workpiece and the second workpiece, and parameters of the welding arrangement A sensor capable of determining a vibration amount from a measurement parameter.

本開示の１つの優位性としては、摩擦溶接物品の高価な処理および機器が低減または除去されることが挙げられる。   One advantage of the present disclosure is that expensive processing and equipment of friction welded articles is reduced or eliminated.

本開示の別の優位性としては、振動ダンピング用の高価で信頼性の低い機器の必要性が低減または除去されることが挙げられる。   Another advantage of the present disclosure is that the need for expensive and unreliable equipment for vibration damping is reduced or eliminated.

本開示の別の優位性は、溶接品質の向上およびプロセス制御の向上を実現してプロセス効率を高められることである。   Another advantage of the present disclosure is that process efficiency can be increased by achieving improved weld quality and improved process control.

本開示の他の特徴および優位性が、以下に示す好ましい実施形態の詳細な説明とともに添付図面から明らかとなる。添付図面では、一例として、開示内容の原理を例示している。   Other features and advantages of the present disclosure will become apparent from the accompanying drawings, together with the following detailed description of the preferred embodiments. In the accompanying drawings, the principle of the disclosure is illustrated as an example.

摩擦溶接システムの典型的な実施形態を示す図である。1 illustrates an exemplary embodiment of a friction welding system. FIG. 摩擦溶接システムの別の典型的な実施形態を示す図である。FIG. 6 illustrates another exemplary embodiment of a friction welding system. 摩擦溶接プロセスの典型的な実施形態を示す図的表現である。2 is a diagrammatic representation showing an exemplary embodiment of a friction welding process. 摩擦溶接プロセスの典型的な実施形態を示す別の図的表現である。2 is another graphical representation showing an exemplary embodiment of a friction welding process.

可能な限り、図面の全体に渡って同じ参照番号を用いて同じ部品を表わしている。   Wherever possible, the same reference numbers are used throughout the drawings to represent the same parts.

図１に摩擦溶接システム１００を示す。摩擦溶接システム１００は、慣性溶接配置１０７、力付与メカニズム１０９、およびセンサ１０２を備えていても良い。慣性溶接配置１０７は、第１のワークピース１０４の少なくとも１つの表面と第２のワークピース１０６の少なくとも１つの表面との間に動摩擦を与えるように構成されている。溶接配置１０７は、第１のワークピース１０４を受け取って固定するために調整および配設された第１の固定メカニズム１０８を備えることができる。図示したように、第１のワークピース１０４は、第１の固定メカニズム１０８によって着脱可能に固定されて、第１のワークピース１０４の回転が起こらないようになっている。第１の固定メカニズム１０８を、油圧シリンダ１１０に取り付けることもできるし、油圧シリンダ１１０と一体にすることもできる。溶接配置１０７はさらに、第２のワークピース１０６を受け取って固定するように調整および配設された第２の固定メカニズム１１２を備えることができる。図示したように、第２のワークピース１０６を第２の固定メカニズム１１２によって固定できると同時に、第２のワークピース１０６が回転できるようになっている（１０１を参照）。一実施形態においては、図１および２に示すように、第２の固定メカニズム１１２は油圧ベアリング１１４に取り付けられている。しかし、任意の好適な配置を用いて回転を容易にしても良い。たとえば、インテグラル・ベアリング・アセンブリである。   FIG. 1 shows a friction welding system 100. The friction welding system 100 may include an inertia welding arrangement 107, a force application mechanism 109, and a sensor 102. Inertial welding arrangement 107 is configured to provide dynamic friction between at least one surface of first workpiece 104 and at least one surface of second workpiece 106. The welding arrangement 107 can include a first securing mechanism 108 that is adjusted and arranged to receive and secure the first workpiece 104. As shown in the figure, the first workpiece 104 is detachably fixed by the first fixing mechanism 108 so that the first workpiece 104 does not rotate. The first fixing mechanism 108 can be attached to the hydraulic cylinder 110 or can be integrated with the hydraulic cylinder 110. The welding arrangement 107 can further include a second securing mechanism 112 that is adjusted and arranged to receive and secure the second workpiece 106. As shown, the second workpiece 106 can be secured by the second securing mechanism 112 while the second workpiece 106 can be rotated (see 101). In one embodiment, the second securing mechanism 112 is attached to a hydraulic bearing 114 as shown in FIGS. However, any suitable arrangement may be used to facilitate rotation. For example, an integral bearing assembly.

図２を参照して、摩擦溶接システム１００の力付与メカニズム１０９は、力を、第１のワークピース１０４および第２のワークピース１０６の一方または両方に付与することができる。力付与メカニズム１０９は、油圧シリンダ１１０および油圧ベアリング１１４を備えることができる。油圧シリンダ１１０から力の付与が、ピストン２０２が第１の固定メカニズム１０８したがって第１のワークピース１０４を第２のワークピース１０６の方に送ることによって、行なわれる。油圧ベアリング１１４によって第２のワークピース１０６が固定されると同時に、第２のワークピース１０６が回転できるようになっていることで、第１のワークピース１０４および第２のワークピース１０６が共に強制的に動かされて、表面が互いの上でスライドし、その結果、動摩擦が生じる。動摩擦によって熱が発生して、溶接部２０４が形成される。ピストン２０２から力が加わって、第１の固定メカニズム１０８が第２の固定メカニズム１１２の方に強制的に動かされることが、油圧シリンダ１１０と流体連絡している圧力回路２０８の作用によって行なわれる。図示した実施形態では、圧力回路２０８は、油圧シリンダ１１０および油圧ベアリング１１４と流体連絡していても良い。圧力回路２０８を、油圧シリンダ１１０または油圧ベアリング１１４の少なくとも一方に制御可能な圧力を与えるように調整および配設することができる。典型的な実施形態では、圧力回路２０８の制御を、圧力回路２０８の圧力を制御するように構成された圧力バルブ２１０によって行なっても良い。他の実施形態においては、さらなる制御を行なうために、圧力回路の全体に渡って設けられた付加的な圧力バルブを備えることができる。   With reference to FIG. 2, the force application mechanism 109 of the friction welding system 100 can apply force to one or both of the first workpiece 104 and the second workpiece 106. The force application mechanism 109 can include a hydraulic cylinder 110 and a hydraulic bearing 114. The application of force from the hydraulic cylinder 110 is effected by the piston 202 sending the first locking mechanism 108 and thus the first workpiece 104 towards the second workpiece 106. Since the second workpiece 106 can be rotated at the same time as the second workpiece 106 is fixed by the hydraulic bearing 114, both the first workpiece 104 and the second workpiece 106 are forced. , The surfaces slide over each other, resulting in dynamic friction. Heat is generated by dynamic friction, and the welded portion 204 is formed. The application of force from the piston 202 forces the first locking mechanism 108 to move toward the second locking mechanism 112 by the action of the pressure circuit 208 in fluid communication with the hydraulic cylinder 110. In the illustrated embodiment, the pressure circuit 208 may be in fluid communication with the hydraulic cylinder 110 and the hydraulic bearing 114. The pressure circuit 208 can be adjusted and arranged to provide a controllable pressure to at least one of the hydraulic cylinder 110 or the hydraulic bearing 114. In an exemplary embodiment, control of the pressure circuit 208 may be performed by a pressure valve 210 that is configured to control the pressure of the pressure circuit 208. In other embodiments, additional pressure valves can be provided throughout the pressure circuit for further control.

摩擦溶接システム１００は、回転運動および圧力を用いて動摩擦に起因する熱を発生させ、第１のワークピース１０４および第２のワークピース１０６を接合して一つにする。第１のワークピース１０４および第２のワークピース１０６を、溶接配置１０７内に固定する。図１に示すように、溶接配置１０７は第２のワークピース１０６の回転運動を起こす。回転運動は、フライホイールをスピンドル配置上に備える任意の好適なメカニズムによって起こしても良い。これは、慣性溶接に対する技術分野で知られていることである。第１のワークピース１０４と第２のワークピース１０６との間の動摩擦によって、第１のワークピース１０４と第２のワークピース１０６との間の接合を形成するのに十分な熱が発生する。   The friction welding system 100 uses rotational motion and pressure to generate heat due to dynamic friction and joins the first workpiece 104 and the second workpiece 106 together. The first workpiece 104 and the second workpiece 106 are fixed in the welding arrangement 107. As shown in FIG. 1, the welding arrangement 107 causes a rotational movement of the second workpiece 106. The rotational movement may be caused by any suitable mechanism that provides a flywheel on the spindle arrangement. This is what is known in the art for inertia welding. The dynamic friction between the first workpiece 104 and the second workpiece 106 generates sufficient heat to form a bond between the first workpiece 104 and the second workpiece 106.

第１のワークピース１０４を、力付与メカニズム１０９が付与する力によって第２のワークピース１０６に対して送る間に、振動が起こり得る。理論に束縛されるものではないが、振動は、第１のワークピース１０４と第２のワークピース１０６との間の接合によって形成される溶接部２０４からのエネルギーを流して、振動エネルギーをワークピースの他の領域および工具に与えるものと考えられる。このエネルギーによって、ワークピースおよび工具の損傷が起こり得る。製造後に損傷を確認すると、廃物、製造時間、労力および／または機器（たとえば、ダンピング）が増えるために、費用が増加する可能性がある。   Vibration can occur while the first workpiece 104 is being sent to the second workpiece 106 by the force applied by the force applying mechanism 109. Without being bound by theory, the vibrations cause energy to flow from the weld 204 formed by the bond between the first workpiece 104 and the second workpiece 106 to transfer the vibration energy to the workpiece. To other areas and tools. This energy can cause workpiece and tool damage. Checking for damage after manufacturing can increase costs due to increased waste, manufacturing time, labor and / or equipment (eg, damping).

典型的な実施形態においては、システム１００は、振動を判定するためのセンサ１０２を備えることができる。センサ１０２を、力付与メカニズム１０９に関するパラメータを測定して測定パラメータから振動量を決定するために、調整および配設することができる。パラメータとしては、限定することなく、以下のものを挙げても良い。流体圧力；温度；音響応答；装置、工具、もしくはワークピースの加速度；および／または装置、工具、もしくはワークピースの歪み。たとえば、振動は第１の固定メカニズム１０８上で起こる可能性があり、その結果、油圧シリンダ１１０の振動が発生する可能性がある。たとえば、センサ１０２は、油圧シリンダ１１０の振動のモニタリングを、圧力回路２０８内の流体圧力変動をモニタリングすることによって行なうことができる。   In an exemplary embodiment, system 100 can include a sensor 102 for determining vibration. The sensor 102 can be adjusted and arranged to measure parameters related to the force application mechanism 109 and to determine the amount of vibration from the measured parameters. The parameters may include the following without limitation. Fluid pressure; temperature; acoustic response; acceleration of the device, tool or workpiece; and / or strain of the device, tool or workpiece. For example, vibrations can occur on the first locking mechanism 108 and, as a result, vibrations of the hydraulic cylinder 110 can occur. For example, the sensor 102 can monitor the vibration of the hydraulic cylinder 110 by monitoring fluid pressure fluctuations in the pressure circuit 208.

典型的な実施形態においては、システム１００は、コントローラ２１２を備えることができる。コントローラ２１２は、センサ１０２から、センサ１０２が測定したパラメータに対応する信号を受信する。たとえば、流体圧力変動をセンサ１０２が測定した場合、コントローラ２１２は、対応する振動を決定して、決定した振動に応じて圧力回路２０８の圧力を調整することができる。振動が増加するにつれ、所望の量の力を付与するためにコントローラ２１２が検出する圧力要求に一貫性がない場合があり、その結果、流体圧力変動が生じる場合がある。一貫性のない圧力要求が検出され、対応する振動が発生する結果、ワークピースの損傷が検出される可能性がある。   In an exemplary embodiment, system 100 can include a controller 212. The controller 212 receives a signal corresponding to the parameter measured by the sensor 102 from the sensor 102. For example, if the sensor 102 measures fluid pressure fluctuations, the controller 212 can determine the corresponding vibration and adjust the pressure of the pressure circuit 208 in response to the determined vibration. As vibrations increase, the pressure demands detected by controller 212 to apply the desired amount of force may be inconsistent, resulting in fluid pressure fluctuations. Inconsistent pressure demands can be detected and corresponding vibrations can result in workpiece damage being detected.

図３を参照して、摩擦溶接システムにおいてワークピース損傷を検出および防止するためのプロセス３００を示す。プロセス３００は、摩擦溶接システムにおけるパラメータをモニタすることを含む（ステップ３０２）。たとえば、モニタすることは、圧力回路内の流体圧力を、センサまたは他の好適な装置を用いて測定または検知することを含んでいても良い。プロセス３００はさらに、パラメータに応じて振動量を決定することを含む（ステップ３０４）。たとえば、振動量の決定を、圧力回路からの高周波（たとえば、２００ｋＨｚ）の流体圧力データに基づいて行なう。このような決定は、センサからマイクロプロセッサまたは他の好適な装置へ信号または情報を送信することを含んでいても良い。プロセス３００はさらに、振動量を所定の振動量と比較すること（ステップ３０６）、および決定に応じて信号を発生させることを含んでいる。たとえば、流体圧力データを用いて、振動量が所定レベルよりも上であるか否かを自動的に計算することができる。振動量が所定レベルよりも上であると判定されたら（たとえば、図３において「Ｙｅｓ」）、信号を送信することができ、その部品は拒否される（ステップ３１０）。振動量が所定レベルよりも下であると判定されたら（たとえば、図３において「Ｎｏ」）、信号を送信することができ、プロセス３００は、その部品の溶接が完了したか否かを判定する（ステップ３０８）。部品の溶接が完了しているならば（たとえば、図３において「Ｙｅｓ」）、その部品を受け入れることができる（ステップ３１２）。部品の溶接が完了していないならば（たとえば、図３において「Ｎｏ」）、プロセスを繰り返すことができる（ステップ３０２）。   Referring to FIG. 3, a process 300 for detecting and preventing workpiece damage in a friction welding system is shown. Process 300 includes monitoring parameters in the friction welding system (step 302). For example, monitoring may include measuring or sensing fluid pressure in the pressure circuit using a sensor or other suitable device. Process 300 further includes determining an amount of vibration in response to the parameter (step 304). For example, the amount of vibration is determined based on high-frequency (for example, 200 kHz) fluid pressure data from the pressure circuit. Such a determination may include transmitting signals or information from the sensor to a microprocessor or other suitable device. Process 300 further includes comparing the amount of vibration to a predetermined amount of vibration (step 306) and generating a signal in response to the determination. For example, the fluid pressure data can be used to automatically calculate whether the amount of vibration is above a predetermined level. If it is determined that the amount of vibration is above a predetermined level (eg, “Yes” in FIG. 3), a signal can be transmitted and the part is rejected (step 310). If it is determined that the amount of vibration is below a predetermined level (eg, “No” in FIG. 3), a signal can be sent and process 300 determines whether the welding of the part is complete. (Step 308). If the part has been welded (eg, “Yes” in FIG. 3), the part can be accepted (step 312). If the welding of the parts has not been completed (eg, “No” in FIG. 3), the process can be repeated (step 302).

図４を参照して、摩擦溶接システムにおいてワークピース損傷を検出および防止するためのプロセス４００を示す。プロセス４００は、摩擦溶接システムにおけるパラメータをモニタすることを含む（ステップ４０２）。たとえば、第１の固定メカニズムに作用する油圧シリンダ、したがって第１のワークピースを第２のワークピースの方に強制的に動かす油圧シリンダに付与される流体圧力をモニタすることである。プロセス４００はさらに、パラメータに応じて振動量を決定することを含む（ステップ４０４）。たとえば、振動量の決定を、圧力回路からの高周波（たとえば、２００ｋＨｚ）の圧力データに基づいて行なう。プロセス４００はさらに、振動量を所定の振動量と比較すること（ステップ４０６）、および決定に応じて信号を発生させることを含んでいる。たとえば、圧力データを用いて、振動量が所定レベルよりも上であるか否かを自動的に計算することができる。   Referring to FIG. 4, a process 400 for detecting and preventing workpiece damage in a friction welding system is shown. Process 400 includes monitoring parameters in the friction welding system (step 402). For example, monitoring the fluid pressure applied to the hydraulic cylinder acting on the first locking mechanism, and thus forcing the first workpiece toward the second workpiece. Process 400 further includes determining an amount of vibration in response to the parameter (step 404). For example, the amount of vibration is determined based on high-frequency (for example, 200 kHz) pressure data from the pressure circuit. Process 400 further includes comparing the amount of vibration to a predetermined amount of vibration (step 406) and generating a signal in response to the determination. For example, pressure data can be used to automatically calculate whether the amount of vibration is above a predetermined level.

振動が所定レベルよりも上であると判定されたら（たとえば、図４において「Ｙｅｓ」）、信号を送信することができ、プロセス４００は、振動を除去し得るか否かを判定する（ステップ４０８）。振動を除去し得るか否かの判定には、システムからの圧力データに基づいてプロセス限界を比較すること、予めプログラムされた仕様に基づいてプロセス限界を比較すること、プロセスが振動の除去を試みた時間を考慮すること、および／または他の好適な条件を含むことができる。システムが、振動を除去することはできないと判定した場合には（たとえば、図４において「Ｎｏ」）、その部品は拒否される（ステップ４１０）。システムが、振動は除去することができると判定した場合には（たとえば、図４において「Ｙｅｓ」）、システムは振動に対応して（ステップ４１２）、プロセスを繰り返す（ステップ４０２）。たとえば、信号コントローラは、振動量に対応した信号を出すことができる。この対応には、油圧シリンダを安定させるための圧力回路内の圧力パルスを含むことができ、プロセスを繰り返して、圧力パルスが油圧シリンダを安定させたか否かを判定することができる。   If it is determined that the vibration is above a predetermined level (eg, “Yes” in FIG. 4), a signal can be transmitted and the process 400 determines whether the vibration can be removed (step 408). ). To determine if vibration can be removed, compare process limits based on pressure data from the system, compare process limits based on pre-programmed specifications, and the process attempts to remove vibration. Time and / or other suitable conditions may be included. If the system determines that the vibration cannot be removed (eg, “No” in FIG. 4), the part is rejected (step 410). If the system determines that the vibration can be removed (eg, “Yes” in FIG. 4), the system repeats the process (step 402) in response to the vibration (step 412). For example, the signal controller can output a signal corresponding to the vibration amount. This response can include a pressure pulse in the pressure circuit to stabilize the hydraulic cylinder, and the process can be repeated to determine whether the pressure pulse has stabilized the hydraulic cylinder.

振動量を所定の振動量と比較する場合に（ステップ４０６）、振動量が所定レベルよりも下であると判定されたら（たとえば、図４において「Ｎｏ」）、システムは、部品の溶接が完了したか否かを判定することができる（ステップ４１４）。部品の溶接が完了しているならば（たとえば、図４において「Ｙｅｓ」）、その部品を受け入れることができる（ステップ４１６）。部品の溶接が完了していないならば（たとえば、図４において「Ｎｏ」）、プロセスを繰り返すことができる（ステップ４０２）。   When comparing the amount of vibration with a predetermined amount of vibration (step 406), if it is determined that the amount of vibration is below a predetermined level (eg, “No” in FIG. 4), the system completes the welding of the part. It can be determined whether or not (step 414). If the part has been welded (eg, “Yes” in FIG. 4), the part can be accepted (step 416). If the welding of the parts has not been completed (eg, “No” in FIG. 4), the process can be repeated (step 402).

本開示を、好ましい実施形態に関して説明してきたが、当業者であれば分かるように、本開示の範囲から逸脱することなく、種々の変形を施しても良く、また均等物を本開示の要素の代わりに用いても良い。加えて、本開示の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を本開示の教示に適合させるように多くの変更を施しても良い。したがって本開示は、本開示を行なうために考えられたベスト・モードとして開示される特定の実施形態には限定されず、本開示には、添付の請求項の範囲に含まれるすべての実施形態が含まれることが意図されている。   Although the present disclosure has been described with reference to preferred embodiments, it will be appreciated by those skilled in the art that various modifications may be made without departing from the scope of the present disclosure, and equivalents may be used for elements of the present disclosure. It may be used instead. In addition, many modifications may be made to adapt a particular situation or material to the teachings of the disclosure without departing from the essential scope of the disclosure. Accordingly, this disclosure is not limited to the specific embodiments disclosed as the best mode contemplated for carrying out this disclosure, but the disclosure includes all embodiments that fall within the scope of the appended claims. It is intended to be included.

Claims (17)

摩擦溶接の方法であって、
摩擦溶接システムを用意するステップを含み、
前記摩擦溶接システムが、
第１のワークピースの少なくとも１つの表面と第２のワークピースの少なくとも１つの表面との間に動摩擦を与えて溶接部を形成するように構成された溶接配置と、
前記第１のワークピースおよび前記第２のワークピースの一方または両方に力を加えるために調整および配設された力付与メカニズムと、
前記溶接配置の流体圧力変動を測定するように調整および配設されたセンサであって、前記測定流体圧力変動から前記摩擦溶接システムのパラメータのための振動量が決定できるセンサと、
を備え、
前記方法は、さらに、
前記力付与メカニズムが加える前記力をモニタするステップと、
前記測定流体圧力変動に応じて前記パラメータのための前記振動量を決定するステップと、
前記振動量を所定の振動量と比較するステップと、
前記振動量が前記パラメータのための前記所定の振動量より大きい場合には前記振動量に応じて信号を発生させ、信号が発生されないときは前記モニタするステップにもどるステップと、
前記振動が除去できるか否かを判定するステップと、
前記力付与メカニズムに信号を送信するステップであって、前記振動量が除去できる場合には、該信号に応じて前記力付与メカニズムが前記第１のワークピース及び前記第２のワークピースを共に強制的に動かす前記力を減少させるよう調整を行い、前記振動量が除去できない場合には、該信号に応じて前記力付与メカニズムが前記第１のワークピース及び前記第２のワークピースを拒否する、ステップと
を含む方法。 A friction welding method,
Providing a friction welding system;
The friction welding system comprises:
A welding arrangement configured to provide dynamic friction between at least one surface of the first workpiece and at least one surface of the second workpiece to form a weld;
A force-applying mechanism that is adjusted and arranged to apply a force to one or both of the first workpiece and the second workpiece;
A sensor tuned and arranged to measure fluid pressure fluctuations of the welding arrangement, wherein the amount of vibration for a parameter of the friction welding system can be determined from the measured fluid pressure fluctuations ;
Equipped with a,
The method further comprises:
A step of monitoring the force which the force applying mechanism applies,
And determining the amount of vibration for the parameter according to the measurement fluid pressure fluctuations,
Comparing said vibration amount and the predetermined vibration amount,
Generating a signal according to the amount of vibration if the amount of vibration is greater than the predetermined amount of vibration for the parameter, and returning to the monitoring step when no signal is generated;
Determining whether the vibration can be removed;
A step of transmitting a signal to the force applying mechanism, wherein if the amount of vibration can be removed, the force applying mechanism forces both the first workpiece and the second workpiece according to the signal; If the amount of vibration cannot be removed, the force application mechanism rejects the first workpiece and the second workpiece in response to the signal. And a method comprising steps . 前記摩擦溶接システムの前記パラメータは、装置、第１及び第２のワークピースの歪み、ワークピースの加速度及びこれらの組み合わせである、請求項１に記載の方法。 Before Kipa parameters of the friction welding system, apparatus, distortion of the first and second workpieces, an acceleration and combinations of these workpieces, the method according to claim 1. 前記測定流体圧力変動は圧力回路からの周波数流体圧力データであって、前記圧力回路は、前記第１のワークピースを受け取り固定するように構成され配置された第１の固定メカニズムまたは前記第２のワークピースを受け取り固定し回転させるように構成され配置された第２の固定メカニズムの少なくとも一方と流体連絡している請求項１又は２に記載の方法。 The measured fluid pressure variation is frequency fluid pressure data from a pressure circuit, wherein the pressure circuit is configured and arranged to receive and secure the first workpiece or the second securing mechanism. 3. A method according to claim 1 or 2 in fluid communication with at least one of a second securing mechanism configured and arranged to receive, secure and rotate the workpiece . 前記発生信号に応じて前記圧力回路内に複数の流体圧力パルスを与えることをさらに含む請求項３に記載の方法。 4. The method of claim 3 , further comprising providing a plurality of fluid pressure pulses in the pressure circuit in response to the generated signal. 前記第１のワークピースと前記第２のワークピースとの間に形成された前記溶接部を、前記発生信号に応じて、受け入れるかまたは拒否することをさらに含む請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。 The weld formed between the first workpiece and the second workpiece, in accordance with the generation signal, any one of claims 1 to 4 further comprising accept or reject 1 The method according to item . 前記振動が除去可能か否かの前記判定は、圧力データ、予めプログラムされた仕様、前記システムが前記振動の除去を試みた時間、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるデータから計算を行なうことを含む請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。 The determination of whether the vibration can be removed is calculated from data selected from the group consisting of pressure data, pre-programmed specifications, time the system has attempted to remove the vibration, and combinations thereof. the method according to any one of claims 1 to 5 comprising. 摩擦溶接の方法であって、
摩擦溶接システムを用意するステップを含み、
前記摩擦溶接システムが、
第１のワークピースの少なくとも１つの表面と第２のワークピースの少なくとも１つの表面との間に動摩擦を与えて溶接部を形成するように構成された溶接配置と、
前記第１のワークピースおよび前記第２のワークピースの一方または両方に力を加えるために調整および配設された力付与メカニズムと、
前記溶接配置の流体変動を測定するように調整および配設されたセンサであって、前記流体変動からパラメータの振動量が決定できるセンサと、
前記測定流体変動に応じて前記力付与メカニズムにより与えられる前記力を調整するコントローラであって、前記測定流体変動、前記パラメータ及び前記信号に基づいて、圧力回路内に圧力パルス又は変形を与えることによって前記力付与メカニズムが付与する前記力を調整するよう構成されたコントローラと
を備え、
前記方法は、さらに、
前記力付与メカニズムが加える前記力の量をモニタするステップと、
前記測定流体変動に応じて前記振動量を決定するステップと、
前記振動量を所定の振動量と比較するステップと、
前記振動量が前記パラメータのための前記所定の振動量より大きい場合には前記振動量に応じて信号を発生させるステップと、
前記振動が除去できるか否かを判定するステップと、
前記力付与メカニズムに信号を送信するステップであって、前記振動量が除去できる場合には、該信号に応じて前記力付与メカニズムが前記第１のワークピース及び前記第２のワークピースを強制的に動かす前記力の前記量を減少させるよう前記第１のワークピース及び前記第２のワークピースを強制的に動かし、前記振動量が除去できない場合には、該信号に応じて前記力付与メカニズムが前記第１のワークピース及び前記第２のワークピースを拒否する、ステップと
を含む方法。 A friction welding method,
Providing a friction welding system;
The friction welding system comprises:
A welding arrangement configured to provide dynamic friction between at least one surface of the first workpiece and at least one surface of the second workpiece to form a weld;
A force-applying mechanism that is adjusted and arranged to apply a force to one or both of the first workpiece and the second workpiece;
A sensor adjusted and arranged to measure fluid fluctuations in the welding arrangement, the sensor being able to determine the amount of parameter vibration from the fluid fluctuations ;
A controller that adjusts the force applied by the force application mechanism in response to the measured fluid variation, by applying a pressure pulse or deformation in a pressure circuit based on the measured fluid variation, the parameter and the signal A controller configured to adjust the force applied by the force applying mechanism ;
The method further comprises:
A step of monitoring the amount of the force which the force applying mechanism applies,
And determining the amount of vibration in response to said measurement fluid change,
Comparing said vibration amount and the predetermined vibration amount,
A step of generating a signal in response to the vibration amount the amount of vibration when the larger than a predetermined amount of vibration for said parameters,
Determining whether the vibration can be removed;
A step of transmitting a signal to the force application mechanism, wherein if the amount of vibration can be removed, the force application mechanism forces the first workpiece and the second workpiece in response to the signal. When the first workpiece and the second workpiece are forcibly moved so as to reduce the amount of the force to be moved, and the amount of vibration cannot be removed, the force applying mechanism is responsive to the signal. Rejecting the first workpiece and the second workpiece . 前記測定流体変動は流体圧力である請求項７に記載の方法。 The method of claim 7, wherein the measured fluid variation is fluid pressure. 前記測定流体変動は圧力回路からの周波数流体圧力データであって、前記圧力回路は、前記第１の固定メカニズムまたは前記第２の固定メカニズムの少なくとも一方と流体連絡している請求項７又は８に記載の方法。 The measurement fluid change is a frequency fluid pressure data from the pressure circuit, the pressure circuit to claim 7 or 8 has at least one fluid communication of the first securing mechanism or the second fixation mechanism The method described. 前記パラメータは、 音響応答、装置の加速度及びワークピースの加速度から選択される、請求項７乃至９のいずれか１項に記載の方法。 10. A method according to any one of claims 7 to 9, wherein the parameter is selected from acoustic response, device acceleration and workpiece acceleration . 前記振動量は、圧力回路からの高周波の流体圧力データに基づいて行なう、請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の方法。The method according to claim 7, wherein the amount of vibration is performed based on high-frequency fluid pressure data from a pressure circuit. 前記付与される力が前記振動を除去する、請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の方法。12. A method according to any one of claims 7 to 11 wherein the applied force removes the vibration. 前記付与される力が、増加する振動量に応じて繰り返し調整される、請求項７乃至１２のいずれか１項に記載の方法。The method according to claim 7, wherein the applied force is repeatedly adjusted according to an increasing amount of vibration. 前記振動量は、一貫性のない圧力要求により決定される、請求項７乃至１３のいずれか１項に記載の方法。14. A method according to any one of claims 7 to 13, wherein the amount of vibration is determined by an inconsistent pressure demand. 前記摩擦溶接システムが、前記第１及び第２のワークピースを共に強制的に動かすときに前記振動の発生を防止する、請求項７乃至１４のいずれか１項に記載の方法。15. A method according to any one of claims 7 to 14, wherein the friction welding system prevents the occurrence of vibrations when forcing the first and second workpieces together. 前記力付与メカニズムが、前記付与される力の量の調整により安定化される、請求項７乃至１５のいずれか１項に記載の方法。16. A method according to any one of claims 7 to 15, wherein the force application mechanism is stabilized by adjusting the amount of force applied. 前記力付与メカニズムが、圧力パルスを付与することにより安定化される、請求項７乃至１６のいずれか１項に記載の方法。17. A method according to any one of claims 7 to 16, wherein the force application mechanism is stabilized by applying a pressure pulse.
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